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邯峰电厂在防治空预器堵塞上的实践

北极星大气网  来源:清洁高效燃煤发电微信  作者:周立辉  马聪永  2016/8/4 9:13:49  我要投稿  
所属频道: 大气治理  关键词:SCR 脱硝 燃煤电厂

北极星大气网讯:摘 要:随着我国治理环境的力度逐渐增大,燃煤电厂锅炉的污染物排放必须达标。对于锅炉燃烧产生的氮氧化物(NOX),多数电厂采用SCR方法脱除,SCR是选择性催化还原脱硝方法,在SCR化学反应结束后,反应过剩的还原剂NH3会在空预器中和三氧化硫(SO3)以及氮氧化物(NOX)反应生成硫酸氰胺(NH4HSO4)。硫酸氰胺在一定环境下,是一种非常粘稠的物质,极易堵塞空预器,影响设备的安全运行。邯峰电厂在实际运行中,通过摸索和控制空预器沉积系数,有效治理了空预器的堵塞。

邯峰电厂两台锅炉均为660MW亚临界燃煤锅炉,采用W型火焰方式,燃烧无烟煤与贫煤的混煤。到2015年6月为止,两台锅炉均实现环保超低排放,低氮燃烧器和SCR系统均投入运行。两炉燃烧生成NOX量由低氮改造前的最高2000 mg/Nm3下降到目前最高1200mg/Nm3左右,但是按照河北环保厅对燃煤电厂规定的超低排放标准,锅炉排放NOX含量不超50 mg/Nm3。在这个排放标准下,锅炉SCR系统出口的氨逃逸率很难控制到较低水平,逃逸氨会和烟气中的SO3以及部分水分共同反应生成硫酸氰胺(NH4HSO4),所以我厂两台锅炉都严重面临空预器硫酸氰胺堵塞的风险。为了有效控制空预器压差在正常范围,防止空预器被硫酸氰胺堵塞,保证机组长周期安全运行,我厂创新应用空预器粘灰沉积系数,借以量化空预器堵塞风险和治理空预器堵塞,进而保证空预器安全运行。

1、空预器粘灰沉积系数计算

引起空预器堵塞的根本原因是硫酸氰胺的存在,尤其是硫酸氰胺以液态形式存在,要控制空预器压差在正常范围,一方面是控制硫酸氰胺的生成量,另一方面要尽量避免硫酸氰胺以液态形式存在。一般情况下,硫酸氰胺的露点为147℃,在低于露点温度的环境中其以液态形式在物体表面聚集或以液滴形式分散于烟气中。而空预器冷端的综合温度很容易引起硫酸氰胺的凝结甚至聚集。同时,运行经验和热力学分析都表明,硫酸氰胺的形成主要取决于反应物的浓度,反应物浓度越高,越容易生成硫酸氰胺。

硫酸氰胺反应生成的公式为:NH3+ SO3+H2O= NH4HSO4,可见无论是NH3的存在还是SO3的存在,以及他们的含量变化都会影响硫酸氰胺的生成。通过以上分析,结合实际运行经验,可以运用热力学原理估算硫酸氰胺的形成,并利用所有影响其形成的参数,经过复合乘积得出空预器粘灰沉积系数,最终用该系数来量化空预器的堵塞风险:

粘灰沉积系数Radian数=[NH3] ×[SO3] ×[Tabs-Trep]

式中,[NH3]为烟气中NH3的体积浓度,ppm

[SO3]为烟气中SO3的体积浓度,ppm

Tabs为硫酸氰胺的生成温度,℃

Trep=0.7×Tcold end+0.3×Texit gas, ℃

Tcold end为空预器冷端金属温度,℃

Texit gas为空预器出口烟气温度,℃

2、临界粘灰系数及影响粘灰系数的各参数确定

W火焰锅炉的燃烧过程中NOX生成量很高、喷氨量很大,且SCR系统运行不稳定、测点故障率偏高,同时因W火焰炉垂直烟气流动方向的截面非常宽,对于SCR出口的NOX分布和喷氨格栅无法做到完全均匀,所以锅炉的氨逃逸水平较高,空预器部位形成硫酸氰胺堵塞的风险较大。我们很有必要通过一种科学的控制方法避免空预器严重堵塞。

2.1硫酸氰胺生成温度确定

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